Bakalářská práce se zabývá řízením lineárního modelu inverzního kyvadla pomocí programovatelného logického automatu (PLC) značky Siemens. Cílem první části práce je vytvořit matematický model inverzního kyvadla v prostředí Simulink. Pomocí Lagrangeových rovnic druhého druhu jsou sestaveny pohybové rovnice pro obecný model, který je poté identifikován a verifikován. Cílem druhé části je regulace kyvadla v dolní a horní rovnovážné poloze a vyšvihnutí kyvadla. Regulace je řešena kaskádním zapojením PID regulátorů. Ta byla následně implementována do PLC, kde je pomocí HMI ovládána a monitorována.
Anotace v angličtině
The bachelor thesis deals with the control of the linear inverted model pendulums using a programmable logic controller (PLC) Siemens. The aim for the first part of the work is to create a mathematical inverted pendulum model in Simulink environment. Using the Lagrange equations of the second kind are compiled equations of motion for a general model, which is then identified and verified. The aim of the second part is to regulate the pendulum in the lower and upper equilibrium position and also the swing pendulums. The regulation is solved by the cascade connection of PID regulators. This was then implemented in the PLC, where it is used HMI controlled and monitored.
Bakalářská práce se zabývá řízením lineárního modelu inverzního kyvadla pomocí programovatelného logického automatu (PLC) značky Siemens. Cílem první části práce je vytvořit matematický model inverzního kyvadla v prostředí Simulink. Pomocí Lagrangeových rovnic druhého druhu jsou sestaveny pohybové rovnice pro obecný model, který je poté identifikován a verifikován. Cílem druhé části je regulace kyvadla v dolní a horní rovnovážné poloze a vyšvihnutí kyvadla. Regulace je řešena kaskádním zapojením PID regulátorů. Ta byla následně implementována do PLC, kde je pomocí HMI ovládána a monitorována.
Anotace v angličtině
The bachelor thesis deals with the control of the linear inverted model pendulums using a programmable logic controller (PLC) Siemens. The aim for the first part of the work is to create a mathematical inverted pendulum model in Simulink environment. Using the Lagrange equations of the second kind are compiled equations of motion for a general model, which is then identified and verified. The aim of the second part is to regulate the pendulum in the lower and upper equilibrium position and also the swing pendulums. The regulation is solved by the cascade connection of PID regulators. This was then implemented in the PLC, where it is used HMI controlled and monitored.
Seznamte se s laboratorním modelem inverzního kyvadla, jeho komunikačním rozhraním, možnostmi a omezeními.
Sestavte matematický simulační model systému. Proveďte identifikaci a verifikaci tohoto modelu.
Navrhněte vhodný řídicí algoritmus zajišťující stabilizaci v horní poloze. Řídicí algoritmus zvolte zejména s ohledem na nasazení na PLC. Pokuste se i o algoritmus realizující přechod mezi dolní a horní úvratí.
Na PLC Siemens realizujte vybraný algoritmus řízení pro stabilizaci kyvadla v horní poloze.
Vytvořte HMI rozhraní, které umožní používání tohoto zařízení, tedy poskytne uživateli možnost volby polohy vozíku či polohy kyvadla.
Zásady pro vypracování
Seznamte se s laboratorním modelem inverzního kyvadla, jeho komunikačním rozhraním, možnostmi a omezeními.
Sestavte matematický simulační model systému. Proveďte identifikaci a verifikaci tohoto modelu.
Navrhněte vhodný řídicí algoritmus zajišťující stabilizaci v horní poloze. Řídicí algoritmus zvolte zejména s ohledem na nasazení na PLC. Pokuste se i o algoritmus realizující přechod mezi dolní a horní úvratí.
Na PLC Siemens realizujte vybraný algoritmus řízení pro stabilizaci kyvadla v horní poloze.
Vytvořte HMI rozhraní, které umožní používání tohoto zařízení, tedy poskytne uživateli možnost volby polohy vozíku či polohy kyvadla.
Seznam doporučené literatury
\renewcommand{\labelenumi}{[\theenumi]}
BOUBAKER, Olfa. The inverted pendulum: A fundamental benchmark in control theory and robotics. In: International Conference on Education and e-Learning Innovations [online]. IEEE, 2012, s. 1-6 [cit. 2020-01-03]. DOI: 10.1109/ICEELI.2012.6360606. ISBN 978-1-4673-2226-3. Dostupné z: http://ieeexplore.ieee.org/document/6360606/.
GUPTA, Abhishek. Modelling and Simulation of Inverted Pendulum: Third article in series of Control systems. Cantors Paradise [online]. Medium, 2020 [cit. 2021-10-7]. Dostupné z: https://www.cantorsparadise.com/modelling-and-simulation-of-inverted-pendulum-5ac423fed8ac.
Sirisantisamrid, K., N. Wongvanich, S. Gulpanich a N. Tammarugwattana. LQR / PID Controller Design of PLC-based Inverted Pendulum. Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2018 Vol I, IMECS 2018. ISSN 2078-0966.
OZANA, Stepan, Martin PIES a Radovan HAJOVSKY. Computation of Swing-up Signal for Inverted Pendulum Using Dynamic Optimization. SAEED, Khalid a Václav SNÁŠEL, ed. Computer Information Systems and Industrial Management [online]. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2014, 2014, s. 301-314 [cit. 2021-10-7]. Lecture Notes in Computer Science. ISBN 978-3-662-45236-3. Dostupné z: doi:10.1007/978-3-662-45237-0_29.
Seznam doporučené literatury
\renewcommand{\labelenumi}{[\theenumi]}
BOUBAKER, Olfa. The inverted pendulum: A fundamental benchmark in control theory and robotics. In: International Conference on Education and e-Learning Innovations [online]. IEEE, 2012, s. 1-6 [cit. 2020-01-03]. DOI: 10.1109/ICEELI.2012.6360606. ISBN 978-1-4673-2226-3. Dostupné z: http://ieeexplore.ieee.org/document/6360606/.
GUPTA, Abhishek. Modelling and Simulation of Inverted Pendulum: Third article in series of Control systems. Cantors Paradise [online]. Medium, 2020 [cit. 2021-10-7]. Dostupné z: https://www.cantorsparadise.com/modelling-and-simulation-of-inverted-pendulum-5ac423fed8ac.
Sirisantisamrid, K., N. Wongvanich, S. Gulpanich a N. Tammarugwattana. LQR / PID Controller Design of PLC-based Inverted Pendulum. Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2018 Vol I, IMECS 2018. ISSN 2078-0966.
OZANA, Stepan, Martin PIES a Radovan HAJOVSKY. Computation of Swing-up Signal for Inverted Pendulum Using Dynamic Optimization. SAEED, Khalid a Václav SNÁŠEL, ed. Computer Information Systems and Industrial Management [online]. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2014, 2014, s. 301-314 [cit. 2021-10-7]. Lecture Notes in Computer Science. ISBN 978-3-662-45236-3. Dostupné z: doi:10.1007/978-3-662-45237-0_29.
Přílohy volně vložené
0
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.